Stabilizace spalin uhličitanem vápenatým při spalování vybraných organických materiálů

Ing. Petr Jirsa

Doctoral thesis

Stabilization of the flue gas by calcium carbonate during the combustion of selected organic materials

Abstract:

Disertační práce zkoumá účinky uhličitanu vápenatého jako rafinačního činidla při stabilizaci kyselých složek spalin a perzistentních organických polutantů typu polychlorovaných dibenzodioxinů a furanů při spalování organických a klinických odpadů. Podstatou je tepelný rozklad uhličitanu vápenatého na oxidu uhličitý a oxid vápenatý, který je velice reaktivní. Cílem práce je navržení technologie čištění spalin, která vychází z principu suché sorpční metody a využívá kalcinovaný vápenec jako primární rafinační činidlo, a ověření jejích účinků na stabilizaci sledovaných látek ve spalinách.Navržená a zkonstruovaná kalcinační jednotka je nainstalována v technologické lince pro čištění spalin ve spalovně biologického a klinického odpadu ve Strakonicích. Jsou provedena experimentální měření koncentrace SO2, HCl a PCDD/F ve spalinách pro různé provozní režimy, na základě kterých je vyhodnocena účinnost navrženého zařízení eliminovat koncentrace těchto látek v kouřových plynech.Výsledky ukazují, že kalcinovaný uhličitan vápenatý má rafinační účinky na stabilizaci HCl, ve spalinách. Bylo dosaženo 49,8 % snížení koncentrace HCl oproti hodnotám surových spalin. Zařízení také přispívá ke snižování koncentrace PCDD/F. Je však potřeba do proudu spalin přidávat sorbent na bázi aktivního uhlí, aby bylo dosaženo emisního limitu pro PCDD/F ve spalinách. Potřebné množství dávkovaného aktivního uhlíku je 0,1 g na 1 m3 spalin. Účinek kalcinovaného uhličitanu vápenatého na stabilizaci SO2 nelze z naměřených dat jednoznačně prokázat. Navržená technologie snižuje až o 26% provozní náklady technologické linky pro čištění kouřových plynů a dává dobrý předpoklad pro využití v praxi.

Abstract:

The dissertation thesis examines the effect of calcium carbonate as a refining agent for stabilization of acidic compounds of flue gases and persistent organic pollutants during organic and clinical wastes incineration. The basic assumption is a thermal decomposition of calcium carbonate to carbon dioxide and calcium oxide which is highly reactive. The aim of the thesis is designing of a new flue gas refining technology which is based on a principle of dry sorption method and uses calcined limestone as the primary refining agent. The effects of the technology are verified by determination of monitored substances concentration in the flue gas. The designed and constructed calcining unit is installed in a technological line for cleaning flue gases in a biological and clinical waste incinerating plant in Strakonice. Experimental measuring of SO2, HCl and PCDD/F concentrations in flue gas for various operating modes are performed. The efficiency of the proposed device is evaluated to eliminate the concentrations of these substances in the flue gases based on obtained results.The results show that the calcined calcium carbonate has a refining effect on the stabilization of HCl in the flue gas. A 49,8% reduction in HCl concentration was observed compared to raw flue gas values. The device also contributes to reduction of PCDD/F concentration. However, an activated carbon sorbent has to be added to the flue gas stream to achieve the emission limit for PCDD/F in the flue gas. The required amount of activated carbon is 0,1 g per m3 of flue gas. The effect of calcined calcium carbonate on SO2 stabilization cannot be unambiguously demonstrated from the measured data. The proposed technology reduces the operating costs of the flue gas purification process line by 26% and provides a good basis for practical use.

Keywords

uhličitan vápenatý, sorbent, čištění spalin, spalování odpadu

Keywords

waste incineration, flue gas stabilization, sorbent, calcium carbonate

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 6. 2019

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Jan Malaťák, Ph.D.
• Reader: Petr Vaculík, doc. Ing., Ph.D., Marián Kučera, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Engineering

Doctoral programme / field:
Power Engineering / Power Engineering